Aula 3 QGA 2014 2

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Aula 3 
Complexos, 
sistemas 
coordenados, 
metais de transição 
04/nov/2014 
Metais de transição 
A formação de compostos envolvendo metais de transição com orbitais d 
semi preenchidos pode levar à propriedades ópticas, magnéticas e elétricas 
diferenciadas. 
 
 Exemplo: cinco moléculas de H2O circundando o íon Cu
2+ no CuSO4.5H2O: 
CuSO4.5H2O 
+H2O 
CuSO4 + H2O CuSO4.5H2O 
A formação de compostos envolvendo 
metais de transição com orbitais d 
semi preenchidos pode levar à 
propriedades ópticas, magnéticas e 
elétricas diferenciadas. 
 Exemplo: cinco moléculas de H2O circundando o 
íon Cu2+: 
Cores e compostos de coordenação envolvendo metais de transição 
Esta modificação é imposta pela geometria adotada 
no complexo e decorre da interação de atração e 
repulsão dos elétrons nos orbitais que estão 
interagindo na ligação coordenada. 
Esta diferença em 
energia é 
responsável pela 
absorção de cores 
dos elementos de 
transição e seus 
compostos. 
[CrCl2(H2O)4]
+ 
[Cu(NH3)4]
2+ 
[Co(H2O)6]
3+ 
Cr2O7
2- 
CrO4
2- 
As cores absorvidas e transmitidas por diferentes compostos 
contendo elementos de transição ; observem alguns complexos: 
 
 
Cor 
CuSO4.5H2O 
NiSO4.6H2O 
Hematita, óxido de ferro 
CdS 
Amarelo: As2S3 
Vermelho: As4S4 
 Qualquer composto químico no qual um íon metálico é sequestrado e 
firmemente fixado a um anel dentro da molécula quelante; são usados no 
tratamento de envenenamentos metálicos. 
 
 Composto em forma de anel heterocíclico, contendo um íon metálico 
em ligação coordenada a pelo menos dois íons não metálicos 
 
 Um quelato consiste numa designação genérica atribuída aos compostos 
químicos cujas moléculas consistem em um ou mais átomos metálicos, ou 
íons, associados a cadeias de resíduos orgânicos por ligações químicas 
coordenadas (ou dativas). 
Algumas definições pertinentes encontradas na literatura : 
Quelatos, complexos, compostos de coordenação 
Quando um íon metálico ou uma substância qualquer se combina com um 
grupo doador de um par de elétrons, o composto resultante é chamado de 
complexo ou composto de coordenação. 
 
 
 
 
 
 
 
Complexo é o produto de uma reação entre um ácido de Lewis e uma base 
de Lewis. A base de Lewis possui um par de elétrons disponível o qual é 
doado para o ácido de Lewis e o par de elétrons, no produto resultante, fica 
compartilhado por ambas as espécies químicas. 
 
Espécies doadoras (bases de Lewis): H2O, Cl
-, NH3, moléculas 
contendo O, N, S, P e outros átomos 
Vc sabe o que é 
isto? 
www.webelements.com 
Estrutura espacial 
teórica dos orbitais d 
Relembrando: 
 
Descreva a configuração eletrônica dos seguintes íons de metais de 
transição: 
 
Al3+ 
 
 
Cu2+ 
 
 
Zn2+ 
 
 
Ni2+ 
 
Como ficam orbitais d num sistema cartesiano: 
Complexo é o produto de uma reação entre um ácido de Lewis e uma base 
de Lewis. A base de Lewis possui um par de elétrons disponível o qual é 
doado para o ácido de Lewis e o par de elétrons, no produto resultante, fica 
compartilhado por ambas as espécies químicas. 
Por exemplo, a formação de um íon alumínio hidratado quando um sal de 
alumínio se dissolve em água é uma reação ácido-base de Lewis: 
Al3+ + 6 H2O  [Al(H2O)6 ] 
3+ 
Ácido Base Complexo 
A ligação de uma molécula de água ao íon alumínio ocorre pela doação de 
um par de elétrons do átomo de oxigênio ao íon alumínio: 
 
 
 
 
 
 
 
As outras 5 moléculas de água restantes se ligam de maneira semelhante 
para formar o íon alumínio totalmente hidratado. 
Al3+ 
H 
O ¨ ¨ 
H 
+ 
H 
O ¨ 
H 
Al3+ 
Al3+ 
H 
O ¨ ¨ 
H 
+ 
H 
O ¨ 
H 
Al3+ 
Cu
2+ CuC C
H C2
C C
+ +2H 2H
+
NH2
H2 H2
OH
O O O O O
H
N N CH2
glicina Bis-glicinato de cobre(II)
Outros exemplos da formação de complexos: 
Ni2+ Ni
 
Bis(dimetilglioximato) 
de níquel(II) 
Dimetilglioxima 
A fórmula química dos complexos é, tradicionalmente, colocada entre colchetes. 
Exemplos: 
 [Cr(CO)6] 
 
 [Cr(H2O)6]
3+ 
 
 [CoCl4]
2- 
 
Os íons ou moléculas ligadas ao átomo metálico por coordenação são 
denominados de ligantes e devem possuir par ou pares de elétrons não 
compartilhados, para que estabeleçam as ligações. 
 
Um ligante pode ser um simples ânion, como por exemplo, Cl-, F-, ou moléculas 
neutras tal como H2O, NH3, moléculas contendo O, N, S, P e outros átomos ou 
espécies carregadas, tal como CN-. 
 
Nos complexos, os ligantes ligam-se ao átomo metálico central por apenas um 
único ponto, ou seja, uma única ligação para cada ligante-átomo central. 
 
Alguns ligantes comumente observados em complexos: 
Alguns ligantes comumente observados em complexos: 
Ligações “complexas” 
Teoria da coordenação de Alfred Werner, (1893) foi a primeira tentativa de explicar a 
ligação existente nos complexos de coordenação. Ele concluiu que esses compostos 
apresentam dois tipos de valência: 
 
Valência primária: é o número de cargas no íon complexo. Por exemplo, no composto 
CoCl2, temos Co
2+ e mais dois átomos de Cl-, portanto, temos 2 valências primárias. 
 
Valência secundária: Se refere ao número de átomos ligantes coordenados ao metal 
central, ou seja, é o Número de Coordenação do composto. Cada ligante doa um par 
de elétrons ao íon metálico, formando uma ligação coordenada. 
Compostos de Coordenação: descrição dos componentes 
ligante 
Número de coordenação 
Íon metálico 
central 
Cl3 
Esfera de 
ionização 
Esfera de coordenação 
Exercício: identifique todas as partes que compõem os complexos abaixo: 
Exercício: identifique todas as partes que compõem os complexos abaixo: 
[Ni(bipy)]Cl2 
 
[Co(NH3)6]Cl3 
 
[Co(NH3)5H2O]Cl3 
 
 [Co(NH3)5Cl]Cl2 
Exercício: 
Nos complexos a seguir indique o número de coordenação e quais são os ligantes: 
Obs: 
Para resolver essas questões vc tem que ter uma noção de número de oxidação. 
Unidentados (doa um par de elétrons). Ex. NH3, Cl
-, H2O. 
 
Bidentados (dois grupos disponíveis para complexação). Ex. glicina, b-dicetonas 
 
Tridentados (três grupos disponíveis), tetra-, penta- e hexadentados também são 
conhecidos e denominados comumente de multidentados. Ex. ácidos 
aminocarboxílicos. 
[ML]
[L][M]
K =
Tipos de ligantes: 
A formação de um complexo metálico mononuclear pode ser genericamente 
representada pela equação: 
M + nL = MLn 
Onde k = constante de equilíbrio da reação de complexação 
Exemplo da sinergia que ocorre nas interações entre um metal e uma carbonila 
Isomeria em complexos 
estereoisômeros 
São conhecidos milhares de compostos de coordenação. O método 
sistemático de denominação desses compostos, a nomenclatura dos 
compostos, deve proporcionar a informação fundamental sobre a 
estrutura do composto de coordenação. 
 
Qual o metal nos complexos ? 
O átomo do metal está no cátion ou no ânion ? 
Qual o estados de oxidação do metal ? 
Quais são os ligantes ? 
 
As respostas a essas perguntas se têm pelas regras da IUPAC 
(International Union of Pure and Applied Chemistry). 
Nomenclatura de compostos de coordenação adotada pela IUPAC 
Leia o material de referência enviado. 
 Nos casos gerais a seguinte ordem é recomendada: 
 
a) Coloca-se primeiro o símbolo do átomo central, seguido das fórmulas ou 
abreviações dos ligantes iônicos e depois dos ligantes neutros. A fórmula do 
complexo é depois encerrada entre colchetes, colocando-se como expoente 
sua carga, quandose tratar de espécie iônica. 
 
b) Dentro de cada classe de ligante, as espécies são colocadas em ordem 
alfabética (sem levar em conta os prefixos) em relação ao símbolo do átomo 
ligante. Exemplos: [CoN3(NH3)5]
2+; [PtCl3(C2H4)]
+; [CoCl2(NH3)4]
+ 
; [CoH(N2){(C6H5)3P}3]; [OsCl5N]
2- 
 
c) Os sinais, parênteses, chave e colchetes, devem ser empregados nesta 
ordem, ou seja, [ { ( ) } ], para englobar um conjunto de grupos idênticos e para 
evitar confusões nas fórmulas. 
 
Os ligantes com mais de um átomo são colocados sempre entre parênteses 
(ou chaves) nas fórmulas dos compostos de coordenação. 
Nomenclatura de compostos de coordenação adotada pela IUPAC 
Aplicações de compostos de coordenação 
  Química analítica: agentes complexantes para determinações 
quantitativas; exemplo: EDTA 
 
 Agricultura e meio ambiente: agentes transportadores de metais 
 
 Indústria: redutores da dureza da água 
 
 Saúde: aplicações como agentes de transporte e de remoção de metais 
pesados no organismo; exemplo: tratamento da talassemia (remoção do 
excesso do ferro no corpo antes de atingir níveis tóxicos) 
 
 Bioquímica: metaloproteínas (quelatos naturais) podem influenciar o 
desempenho das enzimas ou e outros mecanismos regulatórios nos 
órgãos específicos ou no soro sanguíneo. 
 
 
Molécula do ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) 
Quantificação de cátions em solução por volumetria de complexação. 
Metal complexado pelo EDTA 
A quitosana, natural ou 
quimicamente modificada, é um 
excelente adsorvente de íons 
metálicos em solução. 
 
Adsorção de íons Cu(II) e Cd(II), em 
solução aquosa, por quitosana 
modificada quimicamente com o 
ligante N,N’-[bis-(2-hidroxi-3-formil-
5-metilbenzil)(dimetil)]-
etilenodiamina (H2FMBME) 
Agricultura e meio ambiente: agentes transportadores de metais 
Compostos de coordenação presentes em nosso organismo 
Além do ferro, a medula óssea 
necessita tanto de vitamina 
B12 como de ácido fólico para 
produzir os glóbulos 
vermelhos. 
(cianocobalamina) 
hemoglobina Metaloproteínas 
Hamácias e ghosts (hemácias sem hemoglobina) 
“Ghosts” 
Metaloproteínas Proteína que se liga ao Zn(II) 
http://en.wikipedia.org/wiki/Zinc_finger 
Cisplatina coordenada 
ao átomos N7 das 
bases guaninas da 
parte interna da hélice 
do DNA 
http://3dciencia.wordpress.com/2012/06/29/hello-world/ 
Atuação farmacológica: cisplatina e derivados – anti-neoplásicos 
Cisplatina Carboplatina 
http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/06/a05.pdf 
Artigo interessante para complementar o conhecimento nesta área: 
Agentes de contraste para imagem por ressonância magnética (RMNI) 
Agentes de contraste para imagem por ressonância magnética (RMNI) 
Thompson, M. K.; Misselwitz, B.; Tso, L. S.; Doble, D. M. J.; Schmitt-Willich, H.; Raymond, K. N. J. Med. 
Chem. 2005, 48, 3874-3877. 
Gd-TREN-bis-(1-Me)-3,2-HOPO-TAM-PEG 
Outro exemplo importante: 
a clorofila nas plantas 
Exercícios: qual destas estruturas não corresponde a um complexo? 
Por que? 
Co(III) 
 [Co(NH3)6] 
Qual a carga residual nestes complexos? 
 [CoSO4(NH3)4] 
 
Li[AlH4] 
 
Fe(III) 
 [Fe(CN)6] 
 
[Ni(CO)4] 
CuCl2(CH3NH2)2 
Cu(II) 
Fe(II) 
 [Fe(SO4)(H2O)4] 
 
[Ti(Cl)4]